DE4308064C2

DE4308064C2 - Color changing headlights

Info

Publication number: DE4308064C2
Application number: DE4308064A
Authority: DE
Inventors: Oliver Feddersen-Clausen
Original assignee: FEDDERSEN CLAUSEN OLIVER
Current assignee: FEDDERSEN CLAUSEN OLIVER
Priority date: 1993-03-13
Filing date: 1993-03-13
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2013-03-14
Also published as: DE4308064A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Farbwechselscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a color changing headlight the preamble of claim 1.

Ein solcher Farbwechselscheinwerfer ist aus der US 1,462,348 bekannt. Dieser Farbwechselscheinwerfer weist einen relativ komplizierten Aufbau und vor allem einen relativ großen Raumbedarf auf, was von besonderem Nachteil ist. Darüber hinaus ist es bei diesem Farbwechselscheinwerfer nur unzureichend möglich, bestimmte Farbbereiche auszuwählen. Die dortige Selektionseinrichtung ermöglicht es nur, unsichtbare Lichtstrahlen des Spektrums abzutrennen. Diese Druckschrift offenbart somit keinen in der Praxis einsetzbaren Farbwechsler, sondern es ist lediglich möglich, Licht ohne unsichtbare Strahlenanteile zur Verfügung zu stellen.Such a color changing headlight is from the US 1,462,348 known. This color changing headlight points a relatively complicated structure and above all one relatively large space requirement, which is a particular disadvantage is. In addition, it is with this color changing headlight only insufficiently possible, certain color ranges to select. The selection facility there only allows invisible light rays of the spectrum cut off. This document thus discloses not a color changer that can be used in practice, but it is only possible to use light without invisible rays to provide.

Aus der DE-PS 9 52 918 ist eine Scheinwerferleuchte bekannt, die aufgrund der Ausbildung ihrer linsenartigen Elemente mit prismatischem Kegel so konstruiert sein soll, daß sämtliches erzeugtes Licht insgesamt aus dem Scheinwerfer austritt, allerdings, wie dies aus der Darstellung der Lichtstrahlen in Fig. 2 dieser Druckschrift hervorgeht, in chaotischer Ausrichtung ohne eine Aufspaltung in unterschiedliche Farbanteile. Eine Aufteilung in unterschiedliche Farbbereiche ist deshalb mit diesem Scheinwerfer nicht möglich.From DE-PS 9 52 918 a headlight lamp is known which, due to the design of its lens-like elements with a prismatic cone, is to be constructed in such a way that all of the light generated emerges from the headlight, however, as can be seen from the representation of the light beams in FIG. 2 of this document emerges in a chaotic orientation without splitting into different color components. A division into different color areas is therefore not possible with this headlight.

Aus der US 5,046,837 ist ein Beleuchtungssystem zur Aussendung von Lichtstrahlen entlang einer Systemachse bekannt, welche Kondensormittel, erste und zweite Reflexionsmittel sowie eine Spiegelanordnung aufweist.From US 5,046,837 an illumination system for transmission is known from light rays along a system axis, which condenser means, first and second reflection means and has a mirror arrangement.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Farbwechselscheinwerfer so zu verbessern, daß er bei möglichst einfacher Herstellbarkeit unter Verwendung möglichst weniger einfacher optischer Bauelemente einen geringen Raumbedarf und zusätzlich in Ausgestaltung eine einwandfreie, möglichst lichtverlustfreie Farbbereichswahl ermöglicht. The object of the invention is to provide a generic color changing headlight to improve so that he is at easier to manufacture using if possible less simple optical components Space requirements and additionally in configuration one flawless choice of color range that is as light-free as possible enables.

Diese Aufgabe wird mit einem Farbwechselscheinwerfer der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is done with a color changing spotlight type initially mentioned according to the invention by the characterizing Features of claim 1 solved.

Die Symmetrie, die Ausbildung und die Anordnung des Dispersionsprismas führen zu einem mindestens vierfach geringeren Materialverbrauch im Vergleich zu üblichen Prismen bei gleichem Lichtstrahldurchmesser. Außerdem erfolgt durch die Aufspaltung des Lichtes in mindestens zwei Abblendrichtungen auch eine Halbierung der Strahlenbreite im Vergleich zum Eintrittsstrahl, was in Verbindung mit dem achsensymmetrischen Lichtverlauf eine sehr einfache und platzsparende Focussierung der Farben auf die Selektionseinrichtung ermöglicht.The symmetry, the formation and the arrangement of the dispersion prism lead to an at least four times lower Material consumption compared to usual prisms with the same light beam diameter. Also done by splitting the light in at least two cut-off directions also halving the beam width compared to the entry beam, which in connection with the axisymmetric light path is a very simple one and space-saving focusing of the colors on the selection device enables.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5. Further advantageous configurations result from the Subclaims 2 to 5.

Die Selektionsblende arbeitet über Ab schattung von Spiegelelementen und nicht wie gängige Blenden über Jalou sieverschlüsse oder dergleichen. Daraus entstehen drei bedeutende Vorteile: Es liegen keine mechanischen Bauteile störend im Strahlengang (Lichtver luste ausschließlich durch Absorbtion der Spiegelflächen), die Abschat tung der Spiegel erfolgt linear, wodurch eine exakte und übersichtliche Farbsteuerung möglich ist, und der weitere Strahlenverlauf kann durch die Lage der Spiegelflächen genau bestimmt werden.The selection screen works with Ab shading of mirror elements and not like conventional blinds over Jalou closures or the like. This has three major advantages: There are no mechanical components in the beam path (light ver only through absorption of the mirror surfaces), the shadowing The mirror is aligned linearly, creating an exact and clear Color control is possible, and the further beam path can be controlled by the The position of the mirror surfaces can be determined exactly.

Der einfache Aufbau des Farbwechselscheinwerfers wird durch den Strahlengang der unterschiedlichen Farbbereiche in der Kondensoroptik des Scheinwerfers begünstigt: violette Farbanteile werden im Randbereich des Kondensors stärker abgelenkt als rote Farbanteile; dadurch wird der rote Spektralbereich näher an der Scheinwerferachse und weiter vom Prisma ent fernt fokussiert als der violette Spektralbereich, weshalb eine genaue Fokussierung der Farben auf die zugehörigen Spiegelflächen möglich ist.The simple construction of the color changing headlight is through the Beam path of the different color areas in the condenser optics of the Headlights favored: violet color components are in the edge area of the Condenser deflected more than red color components; this turns the red Spectral range closer to the headlight axis and further from the prism far focused than the purple spectral range, which is why an accurate It is possible to focus the colors on the associated mirror surfaces.

Dabei bietet die dachförmige Ausgestaltung des Prismas für längliche Leuchtfelder eine besonders gute Farbauflösung, da nur die Breite farblich aufgespalten wird und die Länge des Leuchtfeldes unberücksich tigt bleibt.The roof-shaped design of the prism offers elongated light fields have a particularly good color resolution because only the width is split up in color and the length of the light field is unrelated remains.

Die zusätzliche Möglichkeit, die Abschattungselemente aus spiegelndem Material anzufertigen, führt dazu, daß die "abgeschattete" Strahlung in das Gehäuse des Scheinwerfers reflektiert wird und sich kein optisches Bauelement aufheizen kann. Dadurch ist die Lichtleistung des Scheinwer fers unbegrenzt und eine störungsfreie Funktion der Selektionsblende gewährleistet.The additional possibility of the shading elements from reflecting Making material leads to the "shadowed" radiation in the housing of the headlamp is reflected and there is no optical Can heat the device. This is the light output of the headlight unlimited and a trouble-free function of the selection screen guaranteed.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich nung erläutert. Es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the invention are described with reference to the drawing explained. It shows

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Farbwechselscheinwerfers für einen Profil scheinwerfer mit Kondensoroptik, Fig. 1 is a schematic view of the color change of the headlamp for a profile spotlight with condenser optics,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Selektionsblende aus Fig. 1 mit abgeschatteten, halb abgeschatteten und geöffneten Spiegelelementen, Fig. 2 is a schematic view of a selection panel in Fig. 1 shaded, semi-shaded and open mirror elements,

Fig. 3 eine schematische Schnittzeichnung eines Stufenprismas. Fig. 3 is a schematic sectional drawing of a stepped prism.

In Fig. 1 ist schematisch ein Längsschnitt durch den Farbwechselscheinwerfer dargestellt, wobei die für das Verständnis wichtigen optischen Elemente eines Scheinwerfers mit Kondensoroptik beigefügt sind.In Fig. 1, a longitudinal section through the color changing headlight is shown schematically, the optical elements of a headlight with condenser optics, which are important for understanding, being added.

Es sind zwei Ausführungsformen zu unterscheiden: Bei der ersten sind Prisma 4, Spiegel 5 und Blende 6 rotationssymmetrisch und die Zeich nung für alle Längsschnitte gleich; bei der zweiten sind Prisma 4, Spie gel 5 und Blende 6 nur achsensymmetrisch und haben in der dritten Dimension eine gewisse Tiefe, die für eine schematische Betrachtung unbe deutend ist und sich aus der Berechnung des Strahlendurchgangs ergibt.There are two different embodiments: In the first, prism 4 , mirror 5 and diaphragm 6 are rotationally symmetrical and the drawing is the same for all longitudinal sections; in the second, prism 4 , mirror 5 and aperture 6 are only axially symmetrical and have a certain depth in the third dimension, which is insignificant for a schematic view and results from the calculation of the radiation passage.

Ein kleines Leuchtfeld 1 einer Lampe gibt weißes Licht ab. Ein Teil des Lichts bildet mittels einer Kondensorlinse 3 direkt eine Abbildung des Leuchtfeldes 1 im Unendlichen, ein weiterer Teil wird durch einen Kugelspiegel 2 in das Leuchtfeld 1 zurückgeworfen und durchläuft anschließend die Kondensorlinse 3. Die Abbildung des Leuchtfelds 1 im Unendlichen ("Parallelstrahl") wird in einem Dis persionsprisma 4 spektral in Farben aufgespalten. Die Farben werden mittels eines Spiegelrings 5 bzw. zwei zur optischen Achse L symmetrischen Spiegel stücken 5 auf einer Selektionsblende 6 fokussiert und, sofern die Spiegelflächen 6.3 der Elemente 6.1 nicht von den Abschattungs elementen 6.2 abgeschattet werden, auf eine Feldblende 7 abge strahlt.A small light field 1 of a lamp emits white light. Part of the light directly forms an image of the light field 1 in infinity using a condenser lens 3 , a further part is reflected back into the light field 1 by a spherical mirror 2 and then passes through the condenser lens 3 . The image of the light field 1 in infinity ("parallel beam") is spectrally split into colors in a dispersion prism 4 . The colors are focused on a selection screen 6 by means of a mirror ring 5 or two mirror pieces 5 which are symmetrical to the optical axis L and, provided that the mirror surfaces 6.3 of the elements 6.1 are not shadowed by the shading elements 6.2 , radiates onto a field screen 7 .

Als Prismenmaterial wurde SF 6 (Glasbezeichnung der Firma Schott) ge wählt, um eine große Farbaufteilung mit wenig Lichtverlust zu erzielen. Die brechenden Winkel des Prismas 4 betragen = 58°. Der Kegel- bzw. Dachwinkel beträgt folglich 64°. Die Symmetrie der Spiegel 5 und die Größe der Blende 6 und ihrer Spiegelflächen 6.3 sind von der Glasart und Krümmung der Kondensorlinse abhängig. Die Berechnung des Lichtdurchgangs folgt jedoch den üblichen Regeln der technischen Op tik. Der Strahlengang ist durch dünne Linien schematisiert gezeichnet und an wichtigen Stellen mit Farbangaben versehen.SF 6 (glass name from Schott) was selected as the prism material in order to achieve a large color distribution with little loss of light. The refractive angles of the prism 4 are 58 °. The cone or roof angle is therefore 64 °. The symmetry of the mirror 5 and the size of the diaphragm 6 and its mirror surfaces 6.3 depend on the type of glass and curvature of the condenser lens. However, the calculation of the light passage follows the usual rules of technical optics. The beam path is drawn schematically by thin lines and provided with color information at important points.

Die Anordnung der Blendenelemente 6.1 mit Spiegelfläche 6.3 und der Abschattungselemente 6.2 ist in Fig. 2 deutlich zu sehen. Außer dem wird die Funktion der Selektionsblende 6 anhand dünner Linien, dargestellt. Durchgezogene Linien deuten den durchgelassenen Strahlen anteil an, gestrichelte Linien den von den Abschattungselementen 6.2 reflektierten oder absorbierten Strahlenanteil. Für den violetten Farb bereich ist die Blende 6 abgeschattet, für den grünen Farbbereich halb geöffnet und für den roten Farbbereich ganz geöffnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung weiterer Farbbereiche verzichtet. Die Anordnung der Abschattungselemente 6.2 ist so, daß sie bei geöffneter Blende 6 nicht im Strahlengang liegen. Die elektromechanischen Steuerungen 6.4 sind nur skizzenhaft dargestellt und können z. B. mittels Gewindestangen 6.5 mit den Elementen 6.1 in Verbindung stehen, welche ja beweglich sind.The arrangement of the diaphragm elements 6.1 with a mirror surface 6.3 and the shading elements 6.2 can be clearly seen in FIG. 2. In addition, the function of the selection screen 6 is shown using thin lines. Solid lines indicate the proportion of transmitted rays, dashed lines indicate the proportion of rays reflected or absorbed by the shading elements 6.2 . For the violet color range, the aperture 6 is shaded, half open for the green color range and fully open for the red color range. For the sake of clarity, no other color areas have been shown. The arrangement of the shading elements 6.2 is such that they are not in the beam path when the diaphragm 6 is open. The electromechanical controls 6.4 are only shown sketchily and can, for. B. are connected by means of threaded rods 6.5 with the elements 6.1 , which are movable.

In Fig. 3 ist ein Dispersionsprisma 4 zu sehen, daß stufenförmig ist. Da es sich um eine Schnittzeichnung handelt, kann das Prisma 4 so wohl konzentrisch als auch treppenförmig gestuft sein. Der Strahlengang des Lichts ist wiederum schematisch dargestellt.In Fig. 3 a dispersion prism 4 can be seen that is step-shaped. Since it is a sectional drawing, the prism 4 can be stepped concentrically as well as stepped. The beam path of the light is again shown schematically.

Wie auch bei den anderen Darstellungen eines Dispersionsprismas 4 ist am Strahlengang des Lichts deutlich zu erkennen, daß die Lichtaus trittsfläche 4.2 von beiden Ablenkrichtungen des Lichts vollständig genutzt wird und der "parallele" Lichtstrahl an der Lichteintrittsfläche 4.1 in mindestens zwei Richtungen abgelenkt wird, wobei für im Be reich der Eintrittsflächenspitze oder -kante eintretende Strahlen auf eine Vermeidung von Totalreflexion an der gegenüberliegenden Eintritts fläche 4.1 geachtet werden muß.As in the other representations of a dispersion prism 4, it can clearly be seen from the beam path of light that the light exit surface 4.2 is fully used by both deflection directions of the light and the "parallel" light beam is deflected in at least two directions at the light entry surface 4.1 , whereby for Be in the area of the entry surface tip or edge entering rays to avoid total reflection on the opposite entrance surface 4.1 must be taken into account.

Claims

1. Color changing headlights with a light source that emits white light, at least one dispersion prism and at least one lens, which is arranged in the light path behind the light source symmetrically to the optical axis and generates a light bundle parallel to the optical axis, which strikes the dispersion prism, and with one Device for controllable selection of color areas of the light rays emerging from the dispersion prism, characterized in that the light exit surface ( 4.2 ) of the dispersion prism ( 4 ) is arranged symmetrically and perpendicular to the optical axis (L) and that the light entry surface ( 4.1 ) of the dispersion prism ( 4 ) symmetrical to the optical axis (L), conical or roof-shaped and arranged such that all light rays of the incoming parallel light beam are deflected without reflection in the dispersion prism ( 4 ) in symmetrical deflection directions to the optical axis (L), whereby in the area between the dispersion prism ( 4 ) and the device ( 6 ) for controllable selection of color areas, a mirror or mirror ring ( 5 ) symmetrical to the optical axis is provided for focusing the spectral colors of the deflected light beams onto the device ( 6 ) for controllable selection of color areas .

2. Color changing headlight according to claim 1, characterized in that the dispersion prism ( 4 ) is designed step-like with a plurality of mutually adjacent individual prisms.

3. Color changing headlight according to claim 1 or 2, characterized in that the device ( 6 ) for controllable selection of color areas as a selection screen ( 6 ) with alternating, to the optical axis (L) symmetrical elements ( 6.1 ) with mirror surface ( 6.3 ), each corresponding to a color range, and shading elements ( 6.2 ) are formed, the elements ( 6.1 ) with a mirror surface ( 6.3 ) being able to be shaded independently of one another by the associated shading elements ( 6.2 ).

4. Color changing headlight according to claim 3, characterized in that the elements ( 6.1 ) with mirror surface ( 6.3 ) are movable and the shading elements ( 6.2 ) are immovable.

5. Color changing headlight according to claim 3 or 4, characterized in that the selection screen ( 6 ) is frustoconical or roof-shaped.